集成电路的发展与应用

1、粉体（1）班 学号：1003011020集成电路技术的发展与应用摘要：集成电路（Integrated Circuit,简称IC）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工 艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作 在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功 能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个电路的体积大大缩小， 且引出线和焊接点的数目也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方 面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”（也有用文字符号“N”等）表示。关键词：集成电路 模拟集成电路电

2、子元件 晶体管 发展应用集成电路对一般人来说也许会有陌生感，但其实我们和它打交道的机会很多。计算机、 电视机、手机、网站、取款机等等，数不胜数。除此之外在航空航天、星际飞行、医疗卫生、 交通运输、武器装备等许多领域，几乎都离不开集成电路的应用，当今世界，说它无孔不入 并不过分。在当今这信息化的社会中，集成电路已成为各行各业实现信息化、智能化的基础。无论 是在军事还是民用上，它已起着不可替代的作用。一、集成电路的定义、特点及分类介绍1、什么是集成电路：所谓集成电路（IC），就是在一块极小的硅单晶片上，利用半导体 工艺制作上许多晶体二极管、三极管及电阻、电容等元件，并连接成完成特定电子技术 功能的

3、电子电路。从外观上看，它已成为一个不可分割的完整器件，集成电路在体积、 重量、耗电、寿命、可靠性及电性能方面远远优于晶体管元件组成的电路，目前为止已 广泛应用于电子设备、仪器仪表及电视机、录像机等电子设备中。12、 集成电路的特点：集成电路或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip） 芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体装置，也包括被动元件等） 小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。前述将电路制造在半导体芯片表 面上的集成电路又称薄膜（thin-film）集成电路。另有一种厚膜（thick-film）混成 集成电路（hybrid integrat

4、ed circuit）是由独立半导体设备和被动元件，集成到衬 底或线路板所构成的小型化电路。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在 工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、 通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比 晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。3、集成电路的分类：（1）按功能结构分类：集成电路，又称为IC，按其功能、结构的不同，可以分为 模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大系。集成电路而数字集成电路用来产生、

5、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值 的信号。例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信 号和视频信号)类。模拟集成电路又称线性电路，用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的信号等)，其输出信号和输入信号成正比。按制作工艺分类：集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。按集成度高低分类:集成电路按集成度高低的不同可分为：SSI小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits)、MSI 中规模集成电路(Medium Sc

6、ale Integrated circuits) LSI大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits) 、VLSI超大规模集成电路 (Very Large Scale Integrated circuits) 、ULSI 特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated circuits)、GSI巨大规模集成电路也被称作极大规模集成电路或超特大规 模集成电路(Giga Scale Integration)。按导电类型不同分类:集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路，他们都是数字集成电路。双极型集成电路的制作工艺复杂，功

7、耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于 制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。按用途分类:集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、 录像机用集成电集成电路 TOC o 1-5 h z 路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成 电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。1.电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码 集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电

8、源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成 电路、画中画处理集成电路、微处理器（ CPU）集成电路、存储器集成电路等。2.音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音 频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成 电路，电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。3.影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。4.录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成

9、电路、音频处理集成电路、视频处理集成 电路。（6）按应用领域分：集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。（7）按外形分：集成电路按外形可分为圆形（金属外壳晶体管封装型，一般适合用于大功率）、扁平型（稳定性好，体积小）和双列直插型。2 二、集成电路的发展历程 1、世界集成电路发展历史：1947年：贝尔实验室肖特莱等人发明了晶体管， 这是微电子技术发展中第一个里程碑；集成电路1950年：结型晶体管诞生 1950年：RHol和肖特莱发明了离子注入工艺1951年：场效应晶体管发明1956年：C S Fuller发明了扩散工艺1958年：仙童公司RobertNoyce与德仪公司基尔比间隔

10、数月分别发明了集成电路，开创了世 界微电子学的历史；1960年：H H Loor和E Castellani发明了光刻工艺1962年：美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管1963年：F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术，今天，95%以上的集成电路芯片都是基于 CMOS工 艺1964年：Intel摩尔提出摩尔定律，预测晶体管集成度将会每 18个月增加1倍1966年：美国RCA公司研制出CMOS集成电路，并研制出第一块门阵列（50门）， 为现如今的大规模集成电路发展奠定了坚实基础，具有里程碑意义1967年：应用材料公司（Applied Materials）成立，现已成为全球最

11、大的半导体设备制造公司 1971年：Intel推出1kb动态随机存储器（DRAM），标志着大规模集成电路出现 1971年：全球第一个微处理器4004由Intel公司推出，采用的是 MOS工艺，这是一 个里程碑式的发明 1974年：RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802 1976年：16kb DRAM和4kb SRAM问世 1978年：64kb动态随机存储器诞生， 不足0.5平方厘米的硅片上集成了 14万个晶体管，标志着超大规模集成电路（VLSI） 时代的来临 1979年：Intel推出5MHz 8088微处理器，之后，旧M基于8088推出 全球第一台 PC 1981 年：256kb DR

12、AM 和64kb CMOS SRAM 问世 1984年： 日本宣布推出1Mb DRAM和256kb SRAM1985年：80386微处理器问世，20MHz1988年：16M DRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志 着进入超大规模集成电路（VLSI）阶段1989年：1Mb DRAM进入市场1989年：486微处理器推出，25MHz，1 gm工艺，后来50MHz芯片采用0.8gm工艺 1992年：64M位随机存储器问世 1993年：66MHz奔腾处理器推出，采用0.6gm 工艺 1995 年：Pentium Pro, 133MHz，采用 0.6-0.35 gm 工艺；集

13、成电路1997年：300MHz奔腾II问世，采用0.25 gm工艺 1999年：奔腾III问世，450MHz， 采用0.25 gm工艺，后采用0.18 gm工艺2000年：1Gb RAM投放市场2000年：奔腾4问世，1.5GHz，采用0.18 gm工艺 2001年：Intel宣布2001年下半年 采用0.13gm工艺。2003年：奔腾4 E系列推出，采用90nm工艺。2005年：Intel酷睿2系列上市，采用65nm工艺。2007年：基于全新45纳米High-K工艺的Intel酷睿2 E7/E8/E9上市。2009年：Intel酷睿i系列全新推出，创纪录采用了领先的32纳米工艺，并且下一代2

14、2纳米工艺正在研发。32、我国集成电路发展历史我国集成电路产业诞生于六十年代，共经历了三个发展阶段：1965年-1978年：以计算机和军工配套为目标，以开发逻辑电路为主要产品，初步建立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件1978年-1990年：主要引进美国二手设备，改善集成电路装备水平，在“治散治乱”的同时，以消费类整机作为配套重 点，较好地解决了彩电集成电路的国产化。1990年-2000年：以908工程、909工程为重点，以CAD为突破口，抓好科技攻关和北方科研开发基地的建设，为信息产业服 务，集成电路行业取得了新的发展。3集成电路应用领域3.1在计算机的应用随着集成了上千甚至上

15、万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，电 子计算机发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集 成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至 上亿次基本运算。声控计算机计算机主要部分几乎都和集成电路有关，CPU、显卡、主板、内存、声卡、网卡、光 驱等等，无不与集成电路有关。并且专家通过最新技术把越来越多的元件集成到一块集成电 路板上，并使计算机拥有了更多功能，在此基础上产生许多新型计算机，如掌上电脑、指纹 识别电脑、声控计算机等等。随着高新技术的发展必将会有越来越多的高新计算机出现在我 们面前。指纹识别鼠标3.2在

16、通信上的应用集成电路在通信中应用广泛，诸如通信卫星，手机，雷达等，我国自主研发的“北斗” 导航系统就是其中典型一例。“北斗”导航系统是我国具有自主知识产权的卫星定位系统，与美国G P &俄罗斯格 罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球4大卫星导航系统。它的研究成功，打破了卫星定位 导航应用市场由国外GPS垄断的局面。前不久，我国已成功发射了第二代北斗导航试验卫 星，未来将形成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的网络，我国自主卫星定 位导航正在由试验向应用快速发展。6将替代“北斗”导航系统内国外芯片的“领航一号”还可广泛应用于海陆空交通运输、 有线和无线通信、地质勘探、资源调查、森林防火、医

17、疗急救、海上搜救、精密测量、目标 监控等领域。近年来，随着高新技术的迅猛发展，雷达技术有了较大的发展空间,雷达与反雷达的相对 平衡状态不断被打破。有源相控阵是近年来正在迅速发展的雷达新技术它将成为提高雷达 在恶劣电磁环境下对付快速、机动及隐身目标的一项关键技术。有源相控阵雷达是集现代相 控阵理论、超大规模集成电路、高速计算机、先进固态器件及光电子技术为一体的高新技术 产物。相比之下毫米波雷达具有导引精度高、抗干扰能力强、多普勒分辨率高、等离子体穿透 能力强等特点；因此其广泛的用于末制导、引信、工业、医疗等方面。无论是军用还是民用， 都对毫米波雷达技术有广泛的需求，远程毫米波雷达在发展航天事业上

18、有广泛的应用前景， 是解决对远距离、多批、高速飞行的空间目标的精细观测和精确制导的关键手段。可以预料 各种战术、战略应用的毫米波雷达将逐渐增多。7有源相控阵雷达毫米波雷达3.3在医学上的应用随着社会的发展和科学技术的不断进步，人们对医疗健康、生活质量、疾病护理等方面 提出了越来越高的要求。同时，依托于高新领域电子技术的各种治疗和监护手段越来越先进， 也使得医疗产品突破了以往观念的约束和限制，在信息化、微型化、实用化等方面得到了长 足发展。诸多专家从医疗健康领域的需求分析入手，从集成电路技术的角度对医疗健康领域 的应用的关键技术（现状和前景）做了大致的分析探讨。随着集成电路越来越多的渗入现代医学

19、，现代医学有了长足进步。在医学管理方面 卡医疗仪器管理系统就是典型代表。IC卡医疗仪器管理系统集I C卡、监控、计算机网络管 理于一体，凭卡检查，电子自动计时计次，可实现充值、打印，报表功能。系统性能稳定， 运行可靠；控制医疗外部关键部位，不与医疗仪器内部线路连接，不影响医疗仪器性能，不 产生任何干扰；管理机与智能床有机结合，分析计次；影像系统自动识别，有效解决病人复 查问题；轻松实现网络化管理，可随时查阅档案记录，统计任意时间内的就医人数。8在健康应用方面，临时心脏起搏器作为治疗各种病因导致的一过性缓慢型心律失常及植 入永久心脏起搏器前的过渡性治疗，已广泛应用于临床工作，技术成熟。在非心脏的

20、外科手 术患者中合并有心动过缓及传导阻滞者，在围手术期可因为麻醉、药物及手术的影响，加重 心动过缓及传导阻滞，增加了手术风险，限制了外科手术的开展，而植入临时心脏起搏器可 有效解决上述问题，增加此类患者围手术期的安全性。9心脏起搏器磁振造影仪是一种新型医疗设备，对于治疗许多疾病有它独特的功效。磁振造影仪（MRI） 是利用磁振造影的原理，将人体置于强大均匀的静磁场中，透过特定的无线电波脉冲来改变 区域磁场，藉此激发人体组织内的氢原子核产生共振现象，而发生磁矩变化讯号。因为身体 中有不同的组织及成份，性质也各异，所以会产生大小不同的讯号，再经由计算机运算及变 换为影像，将人体的剖面组织构造及病灶呈

21、现为各种切面的断层影像。身体几乎任何部位皆可执行MRI检查，影像非常清晰与细腻，尤其是对软组织的显影， 不是任何其它医学影像系统所能比拟的。目前常用的MRI影像乃是依据各组织内核磁共振讯 号所建立的，氢是人体组织中最多的成份，因UhMRI影像可诊断各种疾病，包括脑部癌病、 水肿、血梗，神经的脱鞘与脂肪不正常分布，铁成份的沉积性疾病、出血，以及心肌不正常 收缩等。MRI的优点除了不须要侵入人体，即可得人体各种结构组织之任意截面剖面图，且可获 取其它众多的物理参数信息，MR I检查在国内外十几年来至今尚未发现对人体有任何副作用。3.4在生活中的应用提到集成电路我们就不得不提到我们的日常生活，在我们生活中与集成电路有关的产品 随处可见。手机、电视、数码相机、摄像机等都与我们的生活关系越来越近。随着技术的进步和社会的发展，手机以其独特的传播功能，日益成为人们获取信息、学 习知识、交流思想的重要工具，成为文化传播的重要平台。目前，我国已有手机用户5亿多， 形成以手机为载体的网站、报纸、出版物等新的文化。手机功能和手机款式也在不断更新， 以适应现代人们生活的要求。各种各样的手机接连问世，从小灵通到具有摄像功能的